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1、基于PLC的枕式包装机控制系统设计摘要：因为国内包装方面的技术的发展的很慢，在包装技术方面一直落后于国外的发展。一直到1970年左右，在北京的一个企业里面引进了第一个包装机，然后在之后的慢慢发展中，中国在包装方面的技术也越来越成熟。本文旨在介绍中国枕式包装机的原理和设计，借PLC系统来把指令方面的要求传递到机械里，从而实现自动控制运行的操作，高效的实现这些功能。依据一系列的设计和调整之后发现：基于PLC的枕式包装机控制系统可以使设备运行的更加可靠，然后就能够实现操作的目的，并且也可以把这个运作到具体的工作中。Abstract:Becauseoftheslowdevelopmentofpacka
2、gingtechnologyinChina,thedevelopmentofpackagingtechnologyhasbeenlaggingbehindthatofforeigncountries.Untilabout1970,thefirstpackagingmachinewasintroducedintoanenterpriseinBeijing,andthengraduallydeveloped,Chinaspackagingtechnologyhasbecomemoreandmoremature.Thepurposeofthispaperistointroducetheprincip
3、leanddesignofpillowpackingmachineinChina.BymeansofPLCsystem,therequirementsofinstructionsaretransmittedtothemachine,soastorealizetheoperationofautomaticcontrolandrealizethesefunctionsefficiently.Accordingtoaseriesofdesignsandadjustments,itisfoundthatthepillowpackagingmachinecontrolsystembasedonPLCca
4、nmaketheequipmentrunmorereliably,andthencanrealizethepurposeofoperation,andcanalsoputthisoperationintospecificwork.关键字：枕式包装机 PLC 控制Key words: Pillow packaging machine PLC Control第一章 绪论1.1 研究背景枕式包装机主要是用于固体物包装的常用设准备。随着科学技术的发展，自动控制系统正处于包装中机械中得到广泛的使用,它能够有效地提高包装机械的工作效率,以及工作精度,大大提高了生产效力。 PLC体积小，可靠性高，编程简单等
5、特点。点，采用PLC控制包装传动系统，电路简单单且便于更换零件。随着社会的不停的前进,人们的消费能力有了显著的增强,所以购买的东西也相应的增多了,那么为了让产品可以买到一个更好的价格,提高它的附加价值,所以把产品在包装方面也做一个完善,是很重要的事情。所以好多和包装有关系的行业都迅速崛起,其中枕式包装机在这期间也有了一个很大的发展空间。不过在发展的过程中还是有很多的缺点的,比如说制造的耗时比较长,成本也比较高,包装机的功能并没有很完善等等。所以我们应该向一些做的优秀的国家学习,设计一种基于PLC的枕式包装机控制系统。1.2 国内外研究现状现如今中国的那些食品包装都变得越来越小，不过安全性还是有
6、保障的，产包装小了之后加工的就会快了，而且小包装更能体现出一个工厂的能力，就是说他这个机器厉不厉害，因为弄小的包装就更需要机器设备的精准度很好，如果达不到一定的要求，没有一定的性能，他是不可能生产出来小包装的。而现枕式包装机就很好的解决了这个问题，比起以前那种用人的手去包装食品的东西，这种包装更加安全，而且要比人工的效率要高，还能体现出来中国在制造水平上面的能力，以前的那种包装方式已经不适合现在的发展了，即将被淘汰了。在社会经济科技政策等，一步一步的发展中，世界迎来了一个更好的局面，好多速食或者说是不同类型的产品越来越多，人们在满足生存的情况下，于是开始追求食品上的满足，而工业或者是企业为了迎
7、合大众的思维，并且在其中赚取利润他们对自己的工厂也提高了更高的要求，使得自己的技术在一步一步的提高，效率也在一步一步的提高。我们了解到外国已经有好多这样的产品了，他们利用自己高超的技术和活跃的思维在食品方面做了很大的研究如果想要提高食品的价格，那么就必须在包装上面做手段，提高包装的速度和安全性，并且丰富包装的外形，迎合大众的喜好，这样就会使食品，有一个更好的销量，所以我们也看到了外国好多食品都卖的特别好，比如说美国的食品。这是因为美国最先引进了枕式包装机，并且把这种包装机广泛的应用到各种的生产中，不只是食品上。所以美国发展的很好，不过现在各种的枕式包装机的种类也越来越多，各种好的坏的层出不穷，
8、为了使食品，有一个好的保障，那么就应该选择一个良好性能的包装机去提高效率提高安全并且赚取最大的利润。 在中国，包装机的发展过程中有这么几个特点：使用包装机，还可以提高各种各样的技术，因为包装机里面它包含了好多的科技在里面，比如说无负压缩，电子技术等各种新型的技术，使用这些技术可以提高食品的档次；可以很好的利用已有的资源，并且把应有的资源发挥到最大这样可以减少损失，并且把各个要素都充分利用到，并且也可以减少成本还能够提高综合的利用率；增强科技方面的研究能力，具有先进的头脑快速的步伐，紧跟时代让科技也成为中国的一个可以骄傲的话题，并且推动中国一步一步的走向更好的未来；使用包装机在生产产品的时候，可
9、以减少一定的能耗，并且还可以使得技术得到提高，因为现在食品方面的耗能还是很大的，现在很多企业都在重视这个问题，如果不重视起来，那么必将不会得到一个很好的发展。第二章2.1 枕式包装机的结构与工作流程枕式包装机的结构枕式包装机的结构由输送机构，驱动膜进给机构，光电开关，制袋装置，纵向密封装置，人机界面，水平密封装置和产品输出机构组成。如图1所示。图 1 枕式包装机的结构1 输送机构2 驱动送膜机构 3 光电开关4 制袋器 5 纵密封器 6 人机界面7 横密封器 8 产品输出机构枕式包装机的工作流程与控制要求枕式包装机的工作过程主要由五部分组成，即热封装置加热，调整袋子长度，穿线包装膜，调整切割的
10、最终位置，调整送料位置。根据其工作流程，枕式包装机的控制操作流程如图2所示。图 2 包装机控制操作流程2.2 枕式包装机的控制方案根据包装机的控制操作流程图，确定PLC用作控制器来构建控制系统。控制方案是：（1）使用三个按钮作为包装机的启动和停止以及不安全时的紧急停止开关; （2）一个旋转开关，用于切换包装机的自动和手动模式; （3）使用镍铬镍硅热电偶与FX2N-4AD专用模块相结合，收集温度信号;（4）PLC输入端口X0，X1采集主电机输出A和B相的脉冲，高速计数器C251对脉冲进行计数，通过程序比较调整伺服薄膜电机的速度，实现自动化功能定位。 （5）采用两个接触开关（颜色标记，工具位置）采
11、集信号，并结合控制程序完成光电定位操作中包装机械的控制，如追逐，反追逐和慢跑。（6）可以通过触摸屏的虚拟按钮完成袋长度，设定热封温度的初始值，并将设定值传送到PLC程序进行处理。通过触摸屏显示电机过载时产品的计数和清除以及报警。第三章 枕式包装机的控制系统硬件设计3.1 PLC 电路设计确定控制方案后，根据包装机械控制流程要求，确定控制系统需要配置13个输入端口和11个输出端口，如表1所示。表1 PLC端口分配表 1 PLC 端口分配输入端口输入设备输出端口输出设备X0主电机 A 相脉冲主电机 B 相脉冲刀位检测色标检测备用反追按钮正追按钮点动按钮启动按钮停机按钮安全按钮自动手动切换旋钮主电机
12、过载信号膜电机过载信号Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y10 Y11 Y12 Y13 COM0COM1主电机脉冲膜电机脉冲主电机启动膜电机启动 上封温控信号下封温控信号纵封温控信号备用膜电机正反转脉冲正向追踪指示灯反向追踪指示灯运行指示灯主电机接地膜电机接地X1X2X3X4 X6X7X10X11X12X13X14X15X16X17特殊功能模块FX2N-4AD-TC完成水平密封水平温度信号的采集（根据包装材料，温度采集范围为-10500C），并将接收到的模拟信号转换为数字信号并输入它到PLC。处理它。 PLC电路设计如图3所示。图 3 PLC 电路设计在图中，工具位置和颜色标记检
13、测由光电开关控制。当检测到彩色标记信号时，光电开关闭合，脉冲发送到PLC，通过程序比较调整胶片的透射和切割速率，从而确保封装。精确。3.2 温度控制模块电路设计工厂的电源一般为380V，因此该总电源电路采用三相五线380V供电方式。此外，特殊功能模块FX2N-4AD用于采样温度模拟量并将其转换为数字量并发送到PLC进行处理，以实现温度控制功能。具体的温控模块电路设计如图4所示。图4温控模块电路图图 4 温度控制模块电路图在此温度控制模块中，FX2N-4AD根据设置平均DLXN51V7FCM8收集的温度信号，并将其转换为数字信号。传给 PLC 进行下一步处理。同时,用户通过人机界面设置上密封，下
14、密封和垂直密封温度，PLC根据程序设置将实时平均温度与用户设定温度进行比较。如果实际温度过低，PLC将向相应的模拟开关发送脉冲。当模拟开关接收到来自PLC的信号时，温度控制开关闭合，为相应的加热器供电，加热器开始工作，相应的机构被加热。加热指示灯亮起。当实时温度达到或超过设定温度时，PLC脉冲信号停止，相应的温度控制开关关闭，加热器停止工作，加热指示灯熄灭。3.3电机选用与触摸屏设计选择MR-E系列通用交流伺服放大器中的MR-E-70A，HF-KN73（B）J-S100与伺服放大器MR-E-70A组合使用。额定输出功率为750W。输出扭矩7.2N m，额定速度3000r / min，最高速度4
15、500r / min，瞬时速度5175r / min。根据控制要求，本设计采用F930GOT触摸屏作为人机界面设备5。 F930GOT设计安装在控制面板或操作面板的外表面上，可以连接到面板内部的FX或A系列PLC编程端口。它还可以通过计算机链接通信连接到PLC或MELSEC系列以外的微型计算机板。可以使用F930GT监视和更改PLC中的数据设备。3.4 伺服系统软件编程根据控制要求，该小型固体包装机械包装速度可在 20 230 包/ min 之间进行设定，每包装一个产品对其进行计数，且在包装过程中可自动调整电机转速，从而完成色标的自动定位，伺服系统控制流程如图 5 所示。图 5 伺服系统控制流程根据控制要求，小型固体包装机械的包装速度可设定在20230袋/分钟
